Allgemeines Gasgesetz anwenden: Vergaservereisung

01/03/2009 - 21:21 von Karl-Alfred Römer | Report spam
Hallo zusammen,

ich habe ein Problem, das allgemeine Gasgesetzt, das ja eigentlich
sehr einfach aussieht, in der Praxis anzuwenden.

Der Anwendungsfall ist ein Vergaser. In Sportflugzeugen
sind in der Regel Vergaser-Kolbenmotoren eingebaut.
Die haben unter bestimmten Umstànden Probleme
mit der sogenannen Vergaservereisung.

Diese entsteht dadurch, dass der Motor im Leerlauf
Luft durch den Vergaser ansaugen möchte, der
Vergaser aber fast geschlossen ist, so dass
sich im Ansaugtrakt ein Unterdruck von bis zu
0,1 Bar entsteht. (also nicht 0,1 Bar weniger
als der Atmosphàrendruck, was ja 0,9 Bar
wàren, sondern wirklich 0,1 Bar.

Dabei kühlt sich die Luft so stark ab, dass das
darin enthaltene Wasser kondensiert und zu
Eis wird und sich im Vergaser anlagertm bis
er irgendwann im Extremfall völlig verstopft
ist.

Nun möchte ich ausrechnen, wie stark sich
die Luft abkühlt, wenn sie auf 0,1 Bar dekomprimiert wird.

Wenn ich das allgemeine Gasgesetz hernehme (p×V=n×R×T)
und mir überlege, dass der Druck von rund 1,0 Bar auf
0,1 Bar dekomprimiert wird (Faktor 10), so müsste, falls das
Volumen konstant bleiben würde, die Temperatur um
ebenfalls Faktor 10 absinken. Sagen wir die Luft hàtte
ein Temperatur von 10°C entsprechend 283°Kelvin.
Dividiert durch 10 wàre dann 28,3°Kelvin entsprechend
irgendwas um -250°C.

Das kann aber nicht sein.

Die Erklàrung dafür, dass es nicht sein kann, wàre, dass
sich das Volumen bei der Dekompression erhöht.

Wenn ich es richtig verstanden habe, müsste sich
das Volumen verzehnfachen, um einen Druck von
0,1 Bar zu erhalten.

Wenn ich beides ins allgemeine Gasgesetz hinein
stecke, heben sich Volumenvergrößerung und
Druckreduzierrung aber genau auf, so dass die
Temperatur konstant bleiben müsste. Das ist aber
offensichtlich NICHT der Fall. Wo liegt mein Denkfehler?

Danke für Eure Hilfe
und viele Grüße
Karl
 

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#1 Roland Damm
01/03/2009 - 23:42 | Warnen spam
Moin,

Karl-Alfred Römer schrub:


Wenn ich beides ins allgemeine Gasgesetz hinein
stecke, heben sich Volumenvergrößerung und
Druckreduzierrung aber genau auf, so dass die
Temperatur konstant bleiben müsste. Das ist aber
offensichtlich NICHT der Fall. Wo liegt mein Denkfehler?



Du denkst schon fast richtig: pv=nRT ist natürlich richtig, hat
aber drei Unbekannte. Du kennst den Zustand vor dem Vergaser,
also p0, T0, V0. Du kennst auch p1, also den Druck im Vergaser
hinter der Drosselstelle. Du willst also v1 und T1 ausrechnen,
hast aber nur eine Gleichung. Geht so nicht.

Was dir fehlt, ist eine zweite Gleichung.

Die Temperatur hinter der Drossel kann so oder so sein, je nach
den weiteren Bedingungen. Eine in diesem Fall brauchbare
Nàherung ist der adiabate Fall: Man nimmt an, dass bei der
Entspannung der Luft weder Wàrmeenergie zugeführt noch abgeführt
wird. Dann heißt die zweite Gleichung, die dir fehlt, dass die
Wàrmeenergie der Luft nach der Drossel genauso groß ist wie vor
der Drossel.

Schau mal hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Adiaba...ve;nderung

da steht auch, dass im adiabaten Fall gilt, dass
p0*v0^k = p1*v1^k
ist, wobei k kappa meint, welches bei Luft 1,4 ist.

Zusammen mit dieser Gleichung oder den anderen von der Wiki-Seite
kommst du dann auch schnell zu dem was du suchst.

CU Rollo

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